光缆分析辅助决策在成都电网中的应用

王佳 程洪超 崔国瑞 邹航 马兵 杨立 郑伦军

【摘要】    当前成都电网中运维的通信光缆种类多、数量庞大、变动频繁，由于缺乏专业的光缆管理系统导致信息记录分散，信息不完整，使得故障排查与寻缆工作十分困难，同时，由于缺少光缆及纤芯相关的质量统计信息，无法预警故障光缆段，不能为新线缆的规划决策和已有线缆的高效使用提供准确的数据支撑。因此基于以建立精准的光缆数据库为基础，结合可视化信息处理、多维度分析模型以及全方位的数据治理能力，构建完善的光缆大数据综合平台，进行光缆的辅助分析和决策。通过在成都电网内的部署使用，对光缆资源进行全生命周期管理，运用大数据分析手段提升信息价值和管理质效，降低人均运维成本，最终实现“通信一张图”。

【关键词】    通信光缆    光缆分析辅助决策    大数据分析    全生命周期管理    通信一张图

引言：

当前电网公司中运维的通信光缆种类多、数量庞大、变动频繁，但是并没有建设专业的基于地理信息系统的光缆维护管理系统，辅助监测设备不足，导致光缆路由信息记录分散、信息不完整、部分光缆的连接和路由信息完全缺失，使得故障排查时寻缆定位非常困难，耗时费力，维护成本高，同时缺少光缆及纤芯相关的维护、质量统计信息，无法预测或预警光缆段是否处于整改或更换的质量状态，更不能为新缆线的规划决策和已有缆线的高效使用提供准确的数据信息支撑。

随着数字化和精益化转型的深化，对通信设备、光缆和网络的智能化运维提出了更高的要求，以光缆资源管理、实时监测、感知分析、路由优化等智能运维为主要特征的光缆智能监测运维管理系统[1]是针对新一代智能运维的系统，集光缆资源管理、监测分析、告警、路径优化于一体，在及早发现光缆线路隐患、减少障碍历时和变被动维护为主动维护等方面的重要作用，并可结合地理信息系统[2-4]，为光缆网络的安全高效运行提供保障，从而实现光缆物理资源的实时的智能监控和维护管理[5]。

成都电网以建立精准的光缆数据库为基础，结合可视化信息处理、多维度分析模型以及全方位的数据治理能力，构建完善的光缆大数据综合平台，进行光缆的辅助分析和决策[6-9]。

进一步实现光缆相关产业资源的深度集成，包括产业价值链内部的纵向集成和产业生态链之间的横向集成;最终形成基于大数据智能分析的信息化光缆管理发展模式。

一、背景

在电力光缆状态变化过程中，没有相应的检测和管理系统对光缆运行情况和质量进行监控，维护人员无法实时掌握数据，无法提前预警。另外事故发生后，事故数据无法实时反映、资料查询困难，故障点无法及时定位，直接影响事故处理的及时性。

光缆系统运行、维护主要面临以下问题：

1.电力光缆网络发展迅猛，但无光缆资源管理平台，只有单一线路纤芯资源记录，无法直观、系统的呈现公司光缆路由资源情况;

2.市政工程较多[10]，光缆易断、较难维护，运维部门缺乏专业的测试技术人员，故障定位不准，导致故障响应不及时，恢复中断时间较长;

3.光缆部署较早、已产生老化现象，损耗较高，并时常中断，但目前常用光缆监测手段，如OTDR、设备端口故障告警，均为事后监测处理，不能预先告警、历史数据难以管理与比对、光纤老化与劣化很难被跟踪;

4.人工线路巡线，对人员投入大，巡查周期长，仅为周期性非实时可监测。

目前的光缆运维仍然是依靠传统的人工巡查方式，各维护单位普遍存在缺乏监测手段的问题。光缆维护一般都是依靠巡查人员沿光缆走向巡视，来实现日常的维护工作，维护人力投入较大。

光缆的老化劣化逐步出现，伴随着环境、气候、不当施工等破坏性事故时，这种目视巡查往往很难及时发现故障，因此依靠传统的人工巡查方式对光纤实行监控难度很大，很难发现光纤的品质逐步劣化。当通信光缆阻断故障发生时才能发现，隐患已经变成故障。

通常情况下光缆故障的判据依赖传输设备的监测单元告警，由网管监控人员初步判断告警原因是光缆后，通知线路维护单位进行抢险维修。运维单位由人工操作OTDR光时域反射仪、光功率计等仪器测出光缆故障的大概位置，然后由维护人员到达现场抢修，根据经验逐段判断找到故障点，现场通过光纤熔接机重新熔接后恢复光缆，从而解决故障。

二、功能实施

截止到2020年成都供电公司所辖范围内光缆共计1070条，共11468km，针对光缆分析的辅助决策分析势在必行。从给每条光缆建立健康档案做起，通过数据分析科学决策光缆高质效运行，不漏更换一条问题光缆，也不多更换一条健康光缆。

光缆路由管理中，对光缆规格、类型、拓扑、芯数、业务级别、辖区范围等常规参数进行了统计管理，另外根据业务需求和数据采集特点，还对每个承载设施处的光缆长度、环境图片、地理定位等进行实际收集，为缆线统筹、业务迁移、故障定位做出数据基础。

光缆纤芯是业务承载的基本单位，纤芯的管理，对于光缆资源、调度、建设及业务质量的管理都尤为重要。

基础功能如下：

1.纤芯路由在GIS地图上展示。业务光一般并不会在同一个光缆段中完全搭载，需要经过多次跳纤或分线，通过不同的光缆段来呈现一个完整业务。需要对重要业务光按照光缆进行管理和展现，点击光路中某一缆段，就能显示该缆段中所有纤芯的使用情况，并用不同颜色来代表纤芯的不同质量，为纤芯业务迁移提供数据支持。

2. SOR文件解析。现有纤芯质量管理，一般都是人工从采集录入，再采用图表形式、以纸质或电子化表格进行留存和上报。人工干预过多，导致人工消耗多，数据可靠性低，且不易建立統一标准的管理制度，受不同OTDR的解析功能不同所限，数据精度难以横向和纵向对比。通过对OTDR测试所得SOR文件的直接解析，避免了过多人工干预，解析结果标准，杜绝粗差的发生。

3.纤芯质量管理中，对于纤芯所加载的业务、纤芯长度、纤芯损耗、纤芯连接方式等采用ODF式的方式，展示出纤芯上下游成端设备的连接方式，并对纤芯所加载的业务进行图表化共计。同时对于纤芯质量的相关数据，可通过不同颜色代表不同类别，并且对纤芯历史数据方便的查询，或通过纤芯质量的变化，推测出纤芯劣化趋势，为新建或维修光缆作数据支撑。

4.对于海量的纤芯数据基于光缆管理中的纤芯数量、SOR分析中的纤芯长度、损耗及纤芯管理中的纤芯质量变化趋势等，对纤芯数据进行多维度、综合性的统计分析，得到图形化的报表。

5. 统计查询功能。在光缆路由管理中收集大量数据基础，基于这些数据，对光缆总长、某一区域或某一特征的光缆长度、光缆长度的变化趋势等，能很容易地得到一个全面的统计数据，根据统计结果，展示出相应的图表化报告。

（一）光缆故障追踪仪普查光缆路由图

通过在变电站端挂接光缆故障追踪仪，利用双折射原理，追踪微弯形变，在不断业务无损光缆的情况下，精准识别光缆并定位故障，可与系统无线对接、数据传递，通过备用纤芯普查存量下地电力光缆的路由，定位检修井，绘制光缆路由图。

普查示意图如图1所示：

（二）光缆巡线分析仪普查光缆

同时，我们可利用高端的光缆巡线分析仪，在变电站端同时挂接多条光缆备用纤芯，通过移动公网连接至云平台上，现场作业人员通过移动终端实时与云平台进行通信，操作巡线分析仪上光开关的状态，可以实现在不开井、不爬杆的情况下敲击井盖或者电杆，即可完成线路寻缆和光纤测距，光纤寻线仪可通过光开关同时连接20芯＼缆，并可用APP远程操作设备、查看测量结果，最终实现让光缆这种哑资源“发声”的效果。

（三） 配网光缆多级分光路由图普查

由于配网光缆存在数量庞大、路由复杂、多级分光等特性，部分点位在经过多次接续损耗以及较大初始反射等情况后，光衰严重，给光缆普查与资料录入带来了一定的挑战。

针对配网光缆多级分光的特点，将光缆巡线分析仪直接接入开关柜，通过逐级测量、累加测量结果的方式进行测试和清查，并对部分光损较大的光接口进行清洁和维护，以降低接头损耗。

如图3所示，在树形结构的分支上加装光缆巡线分析仪，逐级逐段测量分支光缆段的路由信息，在把分段信息累加起来，最终得到完整的配网光缆路由图。

三、场景应用

（一）配网光缆故障排查

2020年9月，棕树桥-瑞光开关配网光缆发生故障。通过光时域反射仪在站点机房测试，结果显示光缆在距站点3260米处发生故障。

由于原始投運资料仅为工程竣工后的CAD图纸，此光缆中间又经过隧道、浅沟、排管等各类通道，并且因市政建设导致路由多次变动，排障难度非常大，利用原有方法排查故障位置需要6到8小时。

通过光缆分析辅助决策系统中的快速故障定位模块，耗时30分钟，便准确找到了故障位置所在，引导维护人员快速赶往故障现场进行光缆接续，迅速完成故障抢险。

（二）日常光缆运行维护

运维班组相关技术人员，每个月对重要光缆的空余纤芯情况进行例行测试，并将纤芯编号、长度、损耗、加载业务及大损耗点位置等信息结果录入“光缆辅助决策系统”，光缆辅助决策系统便可对所有纤芯根据平均损耗进行分类、统计和图表化的展示，并根据历史信息输出相关质量变化曲线，对质量变化较大的光缆纤芯加以警示，便于运维人员掌握空闲纤芯状况，便于决策层掌握光缆质量变化，提高缆线业务承载能力，决定是否要新铺设光缆。

以往光缆质量退化时，是否需要铺设光缆或将重要业务迁移往往缺乏直接依据，不利于最大化提高已有光缆的业务承载能力，也容易多铺光缆，造成资源浪费。“光缆辅助决策系统”通过大数据和云计算技术，以图形化的方式友好的展示各个缆线和空余纤芯质量变化情况，方便决策层用好光缆和节约资源。

四、使用成效

光缆分析辅助决策系统通过对于每一条光缆及其纤芯的当前和历史运行数据进行多维度分析，展示出光缆的质量变化趋势、纤芯大衰减点变化、纤芯资源余度、故障率、故障集中度、使用周期等信息，为维护部门及时采取相应的整改措施提供指导性数据，为更换/规划新光缆线路提供准确的依据，为部门和个人阶段考核，提供工作量维度的参考数据。

由于当前成都电网中拥有庞大的哑资源体系，信息累计纷繁复杂。通过有效的大数据分析，充分挖掘信息价值，提高运维整体质量。

以“堵住源头、消化存量、数据实时保鲜”为准则，充分深化开发和应用光缆分析辅助决策系统，对于光缆资源进行全生命周期管理，对于光缆线路路由、承载设施、纤芯状态等管理和运维相关的数据信息进行动态收集和管理，并对涉及光缆和纤芯质量相关数据进行深度分析并给出对应的处理意见，以便维护部门及时采取正确的维护措施进行整改，把传输线路发生严重故障的概率降到最低限度，做到“有计划、有准备、有预案”的通信检修和维护。

五、结束语

光缆分析辅助决策系统和理念一方面打破了管理层与基层运维人员之间的屏障，信息直通，资源数量及使用率清晰，提升管理效率和决策准确度，另一方面增强了现有线路资源的使用效能和传输质量，增强线路运维管理。

同时又避免了动态信息的更新由于反复资产清理、路由核查带来的巨大费用投入;优化线路传输性能，预防故障发生;有效提升排障效率，降低人工成本。

但是由于电网内各类信息存在冗余、分散、一致性差等问题，通过建立有效的信息管控体系，打破信息孤岛、实现信息数据共享、提升信息价值，后期需要进一步推进光缆分析辅助决策系统与TMS、OMS系统之间的互联互通。

与TMS系统的互联互通一方面是可以将光缆台账、纤芯使用情况、通信检修信息、网管监控信息等同步给光缆智能管理系统，另一方面是将通信检修票、通信检修计划同步给OMS系统;与OMS系统的互联互通，一方面是可以将一次线路的检修信息、新投异动信息同步给光缆智能管理系统，作为数据变动的来源，另一方面是将主、配网停电信息同步给TMS系统。

通过各类专业信息系统之间信息的互联互通，建立“通信一张图”的理念，以光缆分析辅助决策系统作为通信数据的统一展示平台，践行数字化转型，加强通信专业的精益化管理，为建设坚强的能源互联网贡献成都力量。

作者单位：王佳    程洪超    崔国瑞    邹航    马兵    杨立    郑伦军    国网四川省电力公司成都供电公司

参  考  文  献

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[4]王向东， 杨俊， 罗朝敏. 基于Web GIS的电力通信光缆资源管理平台设计与应用分析[J]. 信息通信， 2018， 000（012）：244-246.

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